鋰離子二氧化碳電池問世！可回收大氣二氧化碳來供電

如今，溫室效應對我們的影響愈發嚴重，帶來的全球氣候變化對世界造成巨大衝擊。如果能夠將大氣中超量的二氧化碳氣體回收起來，並用作燃料等介質持續為人類所用，將是一舉兩得的事情。最近，來自美國麻省理工學院（MIT）的科學家提出了一種基於鋰電池的電池模型，可能將這一構想變成現實！

CO2被認為是導致全球變暖的主要原因之一，如何高效且環境友好地回收固定CO2以維持可持續發展已成為全球性挑戰。傳統的碳捕獲和封存（CCS）系統雖然能阻止二氧化碳排放進入大氣並增加大氣熱量，但不可避免地存在消耗更多能量、產生更多的CO2（基於化石燃料產能）的問題。

2014年的一項研究估計CCS使用高達30％的發電廠發電量，而最後僅將捕集的CO2以固體形式存儲，並未對其進行再利用，能源和經濟架構極其不合理。

最近， MIT的研究團隊提出了基於鋰電池系統直接從發電廠內吸收二氧化碳並將廢蒸汽轉化為電池電解質的方法，取得一定突破。

二氧化碳中C原子處於最高氧化態（+4價），性質很不活潑，因此鋰-二氧化碳（Li-CO 2）電池的運行通常離不開貴金屬催化作用。而麻省理工學院的研究人員在沒有金屬催化劑的條件下僅使用碳電極成功實現了電化學二氧化碳的轉化。

研究人員在含有Li +的有機電解液中加入CO 2捕獲劑（如烷基胺），得到一種氧化還原活性物質，可以在Li-CO 2電池中無催化劑的碳電極上直接還原，放電反應形成固相Li2CO3為主要產物併產生高放電電壓和高放電容量（>1000mAh/gc）。研究人員表示，「含水胺和非水電解質通常不能一起使用，但我們發現它們的組合帶來了一種有趣現象，可以增加放電電壓並持續轉化二氧化碳。」

目前，這種電池系統僅能支持10次充放電循環，顯然還沒有達到商業應用的指標，還有一定的改進空間，但基於胺化學吸附的CO2捕獲和轉化過程與傳統方法相比具有明顯的競爭力，是CO2捕獲化學與非水電化學的首次偶聯，為實現高選擇性的電化學CO2轉化開闢了全新的途徑。

研究人員認為，未來的挑戰將聚焦於開發具有更高胺轉化率的系統以達到連續轉換，並在更高功率下提升容量。」也許鋰離子二氧化碳電池的發展還需要幾年的時間，但至少這種巧妙、綠色且富有經濟效益的方法讓我們看到了曙光……

參考文獻：Tailoring the Discharge Reaction in Li-CO2 Batteries through Incorporation of CO2 Capture Chemistry，Joule，2018，doi：org/10.1016/j.joule.2018.09.002.

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